Перминов / Детали машин / Новая папка / Задача 6 ДМ

Задача 6

Требуется рассчитать кинематические и силовые параметры валов электромеханического привода.

Исходные данные для проектирования электромеханического привода выбираются каждым студентом из таблицы 1: мощность – по последней цифре шифра своей зачётной книжки; частота вращения – по предпоследней цифре шифра своей зачётной книжки.

Таблица 1 - Исходные данные для задачи 6

Наименование параметра	Варианты
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Мощность привода РПР (кВт) на выходном валу	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9	2,1	2,3	2,5	2,7	2,9
Частота вращения вы-ходного вала nВЫХ (мин-1)	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
Частота вращения вала электродвигателя – вала входного nВХ (мин-1)	3000

6.1. Информация для справки

Мощность есть величина, характеризующая работу, совершаемую в единицу времени, либо силу, точка приложения которой движется с какой-то скоростью.

Единица мощности – ватт (Вт): 1Вт – мощность, при которой за время 1с совершается работа 1Дж (джоуль).

В задаче применяют производную от ватта – киловатт: 1кВт=1000Вт.

В расчетах следует учитывать, что в исходных данных задана величина мощности, которая необходима для приведения в движение исполнительного механизма (ленты конвейера и тому подобное), и требуется определить мощность электрического двигателя, которой будет достаточно для вращения всего механического привода и исполнительного механизма с учётом условий эксплуатации привода.

Частота вращения вала есть величина, выражающая число полных оборотов вала вокруг своей оси в одну минуту.

Выходным валом электромеханического привода в случае использования ремённой передачи является тихоходный вал редуктора, соединяемый жёсткой муфтой с рабочим валом исполнительного механизма, в случае цепной передачи – рабочий вал исполнительного механизма, на котором закреплена большая звёздочка.

Обозначение единиц измерения частоты вращения: n (мин^-1).

В старых изданиях учебной и справочной литературы частота вращения валов измеряется в оборотах в минуту и обозначается: n (об/мин). Количественно обе эти характеристики единиц измерения равны между собой, но следует применять первое обозначение: n (мин^-1).

Краткие сведения об устройстве электромеханического привода

Привод электромеханический – система открытых и закрытых механических передач с электродвигателем для приведения в движение различных исполнительных механизмов, например, конвейера.

Открытые передачи (ремённые или цепные) обычно состоят из нескольких деталей: двух тел вращения (шкивов или звёздочек) различных диаметров, закреплённых жёстко каждое на своём валу и передающих вращающий момент между собой при помощи гибкой связи (ремня или цепи).

Закрытой механической передачей является зубчатый редуктор, закрытый от внешнего воздействия корпусом, содержащий зубчатые колёса и шестерни и предназначенный для передачи вращательного движения с понижением частоты вращения выходного вала(со стороны конвейера) по сравнению с входным (со стороны электродвигателя).

Соосные (расположенные на одной продольной оси) валы соединены муфтами.

На рисунке 1 показана кинематическая схема заданного для расчётов электромеханического привода к ленточному конвейеру.

Рисунок 1 – Кинематическая схема электромеханического привода к ленточному конвейеру

Привод состоит из электродвигателя 1, специальной муфты 2, ремённой передачи 3, редуктора 10, цепной передачи 13. Вал электродвигателя 1 соединяется с валом 4 малого шкива 5 клиноремённой передачи 3 при помощи муфты 2, которая передаёт вращение и дополнительно компенсирует несоосность валов. Вал 4 малого шкива 5 установлен в отдельных подшипниках качения. Вращение от малого шкива 5 к большому шкиву 6 передаётся при помощи клинового ремня. От большого шкива 6 вращение через быстроходный входной вал 7, зубчатые колёса и шестерни и промежуточный вал редуктора (на схеме не пронумерован) передается на тихоходный выходной вал 8 редуктора 10. Далее через муфту 2 вращение передается отдельному валу 11 малой звёздочки 12, установленному в отдельных опорах с подшипниками качения, а от малой звёздочки 12 при помощи втулочной цепи – к большой звёздочке 14, которая закреплена на конце рабочего вала 9 исполнительного механизма 15 – ленточного конвейера.

6.2. Определение силовых параметров привода

6.2.1. Подбор электродвигателя

Входная мощность Р_ВХ (кВт) на валу электродвигателя, величина которой обеспечит заданную мощность на выходном валу привода Р_ПР (кВт), определяется с учетом общего для всех элементов привода коэффициента полезного действия (КПД) – η, то есть суммарных потерь мощности:

,

Общий КПД заданного привода определяется по формуле:

,

где η_РП – КПД ремённой передачи; η_Р - КПД редуктора; η_ЦП – КПД цепной передачи; η_П - КПД одной пары подшипников качения; ηМ – КПД муфты, Ч – число пар подшипников; К – количество муфт между валами.

Значения КПД для различных элементов привода:

клиноремённая передача – 0,95;

редуктор –0,97;

цепная передача – 0,90;

муфта – 0,98;

одна пара подшипников – 0,99.

Найденное значение Р_ВХ сравниваем с данными справочной литературы

[3, с. 859, таблица 1] и выбираем номинальную мощность электродвигателя Р_НОМ с ближайшим большим значением, так как должно быть выполнено условие: .

6.2.2. Расчёт мощности, передаваемой каждым валом привода

Мощность определяется с учетом значений КПД всех элементов привода и их количества, расположенных от вала электродвигателя до вала, мощность которого рассчитывается: есть ли механическая передача, а на рассчитываемом валу муфта и сколько всего на этом участке пар подшипников.

1. Мощность, передаваемая первым валом привода (кВт) – валом малого шкива клиноременной передачи:

Р_I =Р_ВХ · η_М · η_П .

2. Мощность, передаваемая вторым валом привода (кВт) – входным валом редуктора после клиноременной передачи:

P_II = P_I · η_РП · η_П.

3. Мощность, передаваемая третьим валом привода (кВт) – выходным валом редуктора:

P_III = P_II · η_Р · η_М ·η³_П.

4. Мощность, передаваемая четвёртым валом привода (кВт) – выходным

валом большой звёздочки цепной передачи – рабочим валом исполнительного механизма:

P_IV = P_III · η_ЦП · η_П.

6.3. Определение кинематических параметров привода

6.3.1. Расчёт передаточных чисел передач привода

1.Передаточное число привода:

.

Передаточное число привода UПР представляет собой произведение передаточных чисел клиноременной U_РЕМ, цепной U_ЦЕП передач и зубчатого редуктора U_Р, то есть:

U_ПР = U_РЕМ U_Р U_ЦЕП .

Расчёт значений множителей начинают с назначения передаточного числа редуктора Ц2У-315Н по стандартным значениям [3, с. 785, таблица 30(столбец «факт.»)] и относительно этого числа ведут дальнейший расчёт, выполняя условие, чтобы передаточные числа открытых передач также находились в допустимых значениях: для клиноремённых – 1,5…4, для цепных – 2…5. Для того чтобы габаритные размеры открытых передач не были чрезмерно большими, следует придерживаться минимальных величин рекомендуемых значений передаточных чисел, не доводя их до наибольших.

6.3.2. Расчёт частоты вращения каждого вала привода

Частота вращения валов определяется с учетом рассчитанных передаточных чисел клиноремённой передачи, зубчатого редуктора и цепной передачи привода.

1. Частота вращения первого вала (соосного с валом электродвигателя) (мин^-1):

n_I = n_ВХ .

2. Частота вращения второго вала привода (мин^-1) – входного (быстроходного) вала редуктора после клиноремённой передачи:

3. Частота вращения третьего вала привода (мин^-1) – выходного вала редуктора:

4. Частота вращения четвёртого вала привода (мин^-1) – вала большой звёздочки цепной передачи – рабочего вала исполнительного механизма:

6.4. Расчёт вращающего момента на каждом валу привода

Вращающий момент Т (Нм), передаваемый каждым валом привода, определяется с учетом мощности Р (кВт) и частоты вращения вала n (мин^-1):

.

1. Для первого вала привода:

.

2. Для второго вала привода:

.

3. Для третьего вала привода:

.

4. Для четвёртого вала привода:

.

6.5. Полученные в результате расчётов данные сводят в таблицу.

Таблица 2 – Нагрузочные и кинематические характеристики на валах

Вал	Р, (кВт)	n, (мин-1)	Т, (Нм)
I
II
III
IV

6